本发明专利技术涉及一种结合太阳光热膜蒸馏与风力发电的海滩淋浴装置，本体安装在沙滩上，沙滩下铺设有海水运输管，海水运输管通过补水管与基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器相连通，在补水管上分别安装有热交换器及水泵；基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器内设有复合膜，海水通过复合膜蒸发分离出水蒸汽；基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器通过出气管与热交换器连接后再连接至储水罐，真空泵与储水罐相连，分离出的水蒸汽由出气管输出、通过热交换器冷凝成淡水后流入储水罐中；海滩淋浴器上安装有与蓄电池相连的风力发电机组，真空泵、水泵、电热膜分别与蓄电池连接；储水罐上连接有淋浴喷头。本发明专利技术具有充分利用可再生清洁能源，节约淡水资源，成本低廉的优点。
【技术实现步骤摘要】
一种结合太阳光热膜蒸馏与风力发电的海滩淋浴装置
本专利技术属于太阳光热及清洁能源应用领域，具体地说是一种结合太阳光热膜蒸馏与风力发电的海滩淋浴装置。
技术介绍
海滩淋浴能够在人们海中运动和沙滩活动后有效清除身体上附着的泥沙、盐等污物。作为海滩浴场的必要设施，其运营和维护成本难以降低。主要原因包括两个方面：1、淋浴用水多为市政自来水供水，消耗巨大，造成生活用水的浪费；2、淋浴的运行供电往往并入市政电网，造成电能大量消耗。已有的设计中，通过太阳能电池板和电热材料，实现太阳能—电能—热能的转化，通过对海水加热蒸馏分离淡水。但这种多次转化过程效率较低，造成能源浪费以及运行限制。在光照条件较差的时间难以应用。为充分利用太阳光能，以光热膜为核心的太阳光热蒸发器发展较快。太阳光热蒸发体系下，太阳光能直接转化为热能，效率极高，避免多次能量转化过程的损耗。同时，光热膜能够直接对海水表面进行加热，提高蒸发界面温度，相比于传统的整体加热，能量利用率和蒸发速率得到明显提升。应用于海水淡化过程中的光热材料包括碳基材料、贵金属纳米材料、过渡金属化合物、高分子聚合物等。通过调对膜组分、膜结构、膜形貌、膜性质的调控优化，获得高的光热蒸发效率。其中，水蒸发过程中的太阳光利用率高达90％以上，具有重要的实际应用意义和价值。由于海滩往往具有丰富的风能，利用风力发电为整个淋浴装置提供必要动力，并以产生的电加热作为辅助手段提高海水表面温度，可以保证装置在夜晚或光照条件较差的情况下正常运转。电加热主要通过电热膜实现，电热膜以传统电热丝为主，缠绕成膜，通过焦耳热效应使电能转化为热能。
技术实现思路
针对现有沙滩浴场淋浴直接使用自来水供水和市政电网供电所造成水、电资源消耗浪费的问题，本专利技术的目的在于提供一种集成、环保、低成本的结合太阳光热膜蒸馏与风力发电的海滩淋浴装置。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：本专利技术包括蓄电池、真空泵、水泵、本体及分别安装在该本体上的基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器、储水罐、热交换器和风力发电机组，其中本体安装在沙滩上，该沙滩下铺设有海水运输管，所述海水运输管通过补水管与基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器相连通，在该补水管上分别安装有热交换器及水泵；所述基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器内设有复合膜，该复合膜包括光热膜及电热膜，海水通过水泵由海水运输管泵出，经所述热交换器预热后泵入到基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器内，通过所述复合膜加热蒸发分离出水蒸汽；所述基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器通过出气管与热交换器连接后再连接至储水罐，所述真空泵与储水罐相连、为该储水罐提供负压，分离出的水蒸汽由出气管输出、通过该热交换器冷凝成淡水后流入所述储水罐中；所述海滩淋浴装置上安装有风力发电机组，该风力发电机组与蓄电池相连，所述真空泵、水泵及电热膜分别与蓄电池连接，由该蓄电池分别为真空泵、水泵及电热膜供电；所述储水罐上连接有淋浴喷头，该淋浴喷头通过设置于储水罐与淋浴喷头之间的淋浴开关控制；其中：所述光热膜与电热膜上下设置，由所述水泵泵入的预热海水通过该光热膜及电热膜淡水分离；所述光热膜将太阳光能转化为热能以加热蒸发海水，所述电热膜通过蓄电池供电加热蒸发海水；所述基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器内通过复合膜分为水蒸汽收集区及海水储备区，该水蒸汽收集区与所述出气管相连通；所述复合膜水平固定于基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器内的中间，该基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器的外部为透明材质；所述复合膜漂浮于基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器内的海水水面上，该复合膜的边缘与基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器的内壁抵接；所述基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器内设有液位传感器，该液位传感器检测到基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器内海水水面超过设定高度，所述水泵自动停机，补水管停止向太阳光热蒸发器补水；所述液位传感器检测到海水水面随着蒸发降低到设定高度，所述水泵开机运行，补水管向太阳光热蒸发器补水；所述蓄电池、真空泵及水泵均放置在位于沙滩下的密封箱内；所述储水罐中设有液位传感器，该液位传感器检测到所述储水罐中水位低于淋浴喷头的管口位置时，所述储水罐为避免空气倒灌停止出水；所述本体或热交换器上安装有照明灯，该照明灯与所述蓄电池相连；所述海滩淋浴装置独立使用或多个相连，当为多个相连时，各海滩淋浴器共用一个蓄电池或各自设置供电的蓄电池，各海滩淋浴器中的储水罐通过水管相连通。本专利技术的优点与积极效果为：1.本专利技术提出利用基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发过程，直接从海水中分离得到纯水，以替代传统海滩淋浴所使用的市政自来水，从而节约淡水资源，成本低廉，具有较好的经济价值。2.本专利技术通过光热膜直接将太阳光能转化为热能，相比于利用太阳能淋浴中先将光能转化为电能再将电能转化为热能的多次能量转化过程，发热效率明显提高，提高了太阳光的利用率。3.本专利技术提出利用风力发电有效利用海滩的风力资源，替代传统海滩淋浴所使用的市政电网供电，避免电力资源浪费。4.本专利技术提出风力发电的一部分电能供应与电热膜运行，通过电-热转化，在无光或光照条件受限的情况下加热海水表面，提高蒸发效率，实现淋浴装置的长时间稳定运行。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器的结构示意图；图3为本专利技术风力发电机组的结构示意图；其中：1为基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器，101为水蒸汽收集区，102为海水储备区，2为光热膜，3为电热膜，4为热交换器，5为补水管，6为出气管，7为照明灯，8为储水罐，9为淋浴喷头，10为风力发电机组，1001为风车叶片，1002为安装头，1003为机壳，1004为发电机，1005为安装底座，11为蓄电池，12为真空泵，13为真空管，14为水泵，15为密封箱，16为淋浴开关，17为立柱，18为海水运输管，19为沙滩。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详述。如图1～3所示，本专利技术为落地式淋浴装置，包括基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器1、热交换器4、补水管5、出气管6、照明灯7、储水罐8、淋浴喷头9、风力发电机组10、蓄电池11、真空泵12、真空管13、水泵14、密封箱15、淋浴开关16及本体，其中本体安装在沙滩19上、作为其他部件安装的基础；本实施例的本体为立柱17，基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器1、储水罐8和热交换器4分别安装在该立柱17上，基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器1安装在立柱17的上端一侧，用以吸收和利用太阳光。基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器1的外部为透明材质(如钢化玻璃、有机玻璃)，保持高的透光性及稳定性。基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器1内部设有复合膜，该复合膜包括上下设置的光热膜2及电热膜3，光热膜2位于电热膜3的上方；复合膜水平固定于基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器1内的中间，基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器1的内部通过复合膜分为水蒸汽收集区101及海水储备区102，水蒸汽收集区101位于光热膜2的上方，海水储备区102位于电热膜3的下方；优选地，海水储备区102的高度为10～80cm，最佳高度不超过50cm。光热膜2能够将光能直接转化为热能，材料可为活性炭、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种结合太阳光热膜蒸馏与风力发电的海滩淋浴装置，其特征在于：包括蓄电池(11)、真空泵(12)、水泵(14)、本体及分别安装在该本体上的基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器(1)、储水罐(8)、热交换器(4)和风力发电机组(10)，其中本体安装在沙滩(19)上，该沙滩(19)下铺设有海水运输管(18)，所述海水运输管(18)通过补水管(5)与基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器(1)相连通，在该补水管(5)上分别安装有热交换器(4)及水泵(14)；所述基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器(1)内设有复合膜，该复合膜包括光热膜(2)及电热膜(3)，海水通过水泵(14)由海水运输管(18)泵出，经所述热交换器(4)预热后泵入到基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器(1)内，通过所述复合膜加热蒸发分离出水蒸汽；所述基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器(1)通过出气管(6)与热交换器(4)连接后再连接至储水罐(8)，所述真空泵(12)与储水罐(8)相连、为该储水罐(8)提供负压，分离出的水蒸汽由出气管(6)输出、通过该热交换器(4)冷凝成淡水后流入所述储水罐(8)中；所述海滩淋浴装置上安装有风力发电机组(10)，该风力发电机组(10)与蓄电池(11)相连，所述真空泵(12)、水泵(14)及电热膜(3)分别与蓄电池(11)连接，由该蓄电池(11)分别为真空泵(12)、水泵(14)及电热膜(3)供电；所述储水罐(8)上连接有淋浴喷头(9)，该淋浴喷头(9)通过设置于储水罐(8)与淋浴喷头(9)之间的淋浴开关(16)控制。...
【技术特征摘要】
1.一种结合太阳光热膜蒸馏与风力发电的海滩淋浴装置，其特征在于：包括蓄电池(11)、真空泵(12)、水泵(14)、本体及分别安装在该本体上的基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器(1)、储水罐(8)、热交换器(4)和风力发电机组(10)，其中本体安装在沙滩(19)上，该沙滩(19)下铺设有海水运输管(18)，所述海水运输管(18)通过补水管(5)与基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器(1)相连通，在该补水管(5)上分别安装有热交换器(4)及水泵(14)；所述基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器(1)内设有复合膜，该复合膜包括光热膜(2)及电热膜(3)，海水通过水泵(14)由海水运输管(18)泵出，经所述热交换器(4)预热后泵入到基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器(1)内，通过所述复合膜加热蒸发分离出水蒸汽；所述基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器(1)通过出气管(6)与热交换器(4)连接后再连接至储水罐(8)，所述真空泵(12)与储水罐(8)相连、为该储水罐(8)提供负压，分离出的水蒸汽由出气管(6)输出、通过该热交换器(4)冷凝成淡水后流入所述储水罐(8)中；所述海滩淋浴装置上安装有风力发电机组(10)，该风力发电机组(10)与蓄电池(11)相连，所述真空泵(12)、水泵(14)及电热膜(3)分别与蓄电池(11)连接，由该蓄电池(11)分别为真空泵(12)、水泵(14)及电热膜(3)供电；所述储水罐(8)上连接有淋浴喷头(9)，该淋浴喷头(9)通过设置于储水罐(8)与淋浴喷头(9)之间的淋浴开关(16)控制。2.根据权利要求1所述结合太阳光热膜蒸馏与风力发电的海滩淋浴装置，其特征在于：所述光热膜(2)与电热膜(3)上下设置，由所述水泵(14)泵入的预热海水通过该光热膜(2)及电热膜(3)淡水分离；所述光热膜(2)将太阳光能转化为热能以加热蒸发海水，所述电热膜(3)通过蓄电池(11)供电加热蒸发海水。3.根据权利要求1所述结合太阳光热膜蒸馏与风力发电的海滩淋浴装置，其特征在于：所述基于光热膜—电热膜的太阳光热蒸发器(1)内通...
【专利技术属性】
技术研发人员：江河清，王玉超，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37
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